Download
1 / 15

????? 4 ??????????????????????????????? - PowerPoint PPT Presentation


  • 128 Views
  • Uploaded on

บทที่ 4 สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์เบื้องต้น. สถาปัตยกรรมทั่วไปของระบบคอมพิวเตอร์ หน่วยประมวลผลกลาง หน่วยความจำ สถาปัตยกรรมของหน่วยประมวลผลตระกูล 80x86 ความเป็นมา ลักษณะทั่วไปของไมโครโปรเซสเซอร์ 8086 ระบบบัส การจัดการหน่วยความจำ แสต็ก รายละเอียดของส่วนประกอบภายใน ALU Registers

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about '????? 4 ???????????????????????????????' - eugenia-lang


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
4
บทที่ 4 สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์เบื้องต้น

  • สถาปัตยกรรมทั่วไปของระบบคอมพิวเตอร์

    • หน่วยประมวลผลกลาง

    • หน่วยความจำ

  • สถาปัตยกรรมของหน่วยประมวลผลตระกูล 80x86

    • ความเป็นมา

    • ลักษณะทั่วไปของไมโครโปรเซสเซอร์ 8086

      • ระบบบัส

      • การจัดการหน่วยความจำ

      • แสต็ก

    • รายละเอียดของส่วนประกอบภายใน

      • ALU

      • Registers

    • โหมดการอ้างแอดเดรส

    • การอินเตอร์รัพท์

  • สถาปัตยกรรมของหน่วยประมวลผลสมัยใหม่


4

Fetch สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์เบื้องต้น

Excute

Decode

Opcode

Operand

หน่วยประมวลผลกลาง

  • ขั้นตอนการทำงาน

    • อ่านคำสั่ง (Fetch)

    • ตีความ (Decode)

    • ประมวลผล (Excute)

  • CPU จะทำงานตามชุดคำสั่งที่อ่านขึ้นมาจากหน่วยความจำหลักเท่านั้น

    Stored Program Architecture

    (หรือ von Neumann Architecture)

  • ชุดคำสั่ง Opcode + Operand

    • Opcode : ระบุประเภทของการประมวลผล

    • Operand : ระบุข้อมูลที่นำมาประมวลผล


4
หน่วยความจำ สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์เบื้องต้น

  • บิต : หน่วยที่เล็กที่สุดในการเก็บข้อมูล

  • ไบต์ : หน่วยที่ใช้ในการอ้างถึงข้อมูลในหน่วยความจำ

    • หน่วยย่อยจะมีหมายเลขเฉพาะตัว

      แอดเดรส [Address]

  • การอ้างถึงข้อมูลในหน่วยความจำ

    • หน่วยประมวลผลจะต้องสามารถระบุ แอดเดรสของข้อมูลนั้นด้วย


4

CPU สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์เบื้องต้น

Memory

I/O

I/O

I/O

Data bus

Address bus

Control bus

บัส : ช่องทางส่งสัญญาณ

  • อุปกรณ์ต่าง ๆ จะเชื่อมต่อกันโดยผ่านทางกลุ่มของสายสัญญาณ ที่เราเรียกว่า บัส

  • เราสามารถแบ่งกลุ่มของบัสออกเป็น 3 กลุ่ม

    • บัสข้อมูล

    • บัสตำแหน่ง หรือ แอดเดรสบัส

    • บัสควบคุม


80x86
สถาปัตยกรรมของระบบ สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์เบื้องต้นไมโครโปรเซสเซอร์ตระกูล 80x86

  • ความเป็นมา

    • 4040 4 บิต

    • 8080 8 บิต

    • 8086 16 บิต อ้างหน่วยความจำได้ 1 MB

    • 8088 ภายใน 16 บิต ภายนอก 8 บิต

    • 80186 ไมโครโปรเซสเซอร์สำหรับระบบความคุม

    • 80286 16 บิต อ้างหน่วยความจำได้ 16 MB เริ่มมีความสามารถในการจัดการหน่วยความจำ

    • 80386 32 บิต อ้างหน่วยความจำได้ 4 GB มีความสามารถในการจัดการหน่วยความจำ ชุดคำสั่งและโครงสร้างทางซอฟต์แวร์ยังคงเป็นมาตรฐานอยู่ในปัจจุบัน

    • 80486 เพิ่มหน่วยประมวลผลทางคณิตศาสตร์

    • Pentium พัฒนาการประมวลผลให้เร็วยิงขึ้น

  • หน่วยประมวลผลตระกูลอื่น ๆ เช่น

    • 68000, PowerPC, Alpha, SPARC, MIPS


4
การจัดการหน่วยความจำ สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์เบื้องต้น

  • 8086 มีแอดเดรสบัสขนาด 20 บิต

    อ้างแอดเดรสได้ 2 แบบแตกต่างกัน

    อ้างแอดเดรสได้ 1 MB

    แอดเดรสขนาด 20 บิตนี้ คือแอดเดรสที่แท้จริง (physical address) ที่หน่วยประมวลผลอ้างจากหน่วยความจำ

  • 8086 มีรีจิสขนาด 16 บิต

    ไม่พอเพียงในการอ้างแอดเดรส

    ต้องใช้รีจิสเตอร์ 2 ตัวในการอ้างแอดเดรส

  • อ้างแอดเดรสแบบ เซกเมนต์ : ออฟเซ็ต

    • แบ่งหน่วยความจำทั้งหมดออกเป็นส่วนย่อย ๆ ที่เริ่มต้นแตกต่างกัน [segment] แล้วระบุระยะจากจุดเริ่มต้นนั้น [offset]


4

memory สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์เบื้องต้น

segment

offset

การอ้างแอดเดรสแบบเซกเมนต์ : ออฟเซ็ต

  • การแปลงจากการอ้างแบบ เซกเมนต์ : ออฟเซ็ต เป็น physical address

    • เลื่อนบิตของเซกเมนต์ ไปทางซ้าย 4 บิต (-> มีขนาด 20 บิต)

    • นำค่าของออฟเซ็ตมาบวก

  • ตัวอย่าง แปลงจาก 12ADh : 3A3Eh

    • 12AD0h เซกเมนต์ที่เลื่อนบิตไปทางซ้าย 4 บิต

    • 3A3Eh ออฟเซ็ต

    • 1650Eh physical address

  • ในทางกลับกัน physical address 1650Eh สามารถอ้างแอดเดรสแบบ segment : offset ได้เป็น 12ADh : 3A3Eh เช่นกัน และยังสามารถอ้างแบบอื่นได้ด้วย เช่น 1650h :000Eh 1200h : 450Eh 1000h : 650Eh และ คู่ segment : offset อื่น ๆ อีกหลายคู่


  • 4

    segment สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์เบื้องต้น

    0000h

    segment

    0001h

    segment

    0002h

    segment

    0003h

    การเหลื่อมกันของเซกเมนต์

    • เซกเมนต์หนึ่ง ๆ มีขอบเขตตั้งแต่ offset ที่ 0000h จนถึง FFFFh [16 บิต]

      เซกเมนต์มีขนาด = 64 KB [65536 bytes]

    • จุดเริ่มต้นของเซกเมนต์ต่าง ๆ

      • เซกเมนต์ที่ 0000h เริ่มต้นที่ physical address 00000h

      • เซกเมนต์ที่ 0001h เริ่มต้นที่ physical address 00010h

      • เซกเมนต์ที่ 0002h เริ่มต้นที่ physical address 00020h

    • ลักษณะของการเรียงตัวของเซกเมนต์จะเหลื่อมกัน


    4

    Code segment สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์เบื้องต้น

    Data segment

    Stack segment

    Extra segment

    เซกเมนต์รีจิสเตอร์

    • CS : Code segment ชี้ไปยังหน่วยความจำที่เก็บโปรแกรม

    • DS : Data segment ชี้ไปยังหน่วยความจำที่เก็บข้อมูล

    • ES : Extra segment ชี้ไปยังหน่วยความจำที่เก็บข้อมูลอื่น ๆ

    • SS : Stack segment ชี้ไปยังหน่วยความจำที่เป็น stack

    • 8086 สามารถอ้างหน่วยความจำทั้งหมดได้ 1 MB แต่สามารถอ้างได้พร้อมกันแค่ 4 เซกเมนต์เท่านั้น


    4
    แสต็ก สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์เบื้องต้น

    • เป็นหน่วยความจำสำหรับเก็บข้อมูล ที่มีลักษณะเป็นแบบ เข้าก่อนออกทีหลัง (First In Last Out :FILO)


    4
    รายละเอียดของส่วนประกอบภายในไมโครโปรเซสเซอร์ 8086

    • ALU : มีขนาด 16 บิต

      • ทำให้เรียก 8086 ว่าเป็น CPU 16 บิต

  • รีจิสเตอร์

    • รีจิสเตอร์ทั่วไป (General-Purpose Registers)

      • 16 บิต : AX BX CX และ DX

      • 8 บิต : AH AL BH BL CH CL DH และ DL

    • รีจิสเตอร์สำหรับอ้างอิง (Index Registers)

      • มีขนาด 16 บิต : SI และ DI

    • รีจิสเตอร์สำรับการชี้ (Pointer Registers)

      • มีขนาด 16 บิต : BP และ SP

    • เซกเมนต์รีจิสเตอร์ (Segment Registers)

      • CS DS ES และ SS

    • แฟล็ก (Flags)

      • สถานะของผลลัพธ์จากการคำนวณ

    • รีจิสเตอร์อื่น ๆ ที่ผู้ใช้ไม่สามารถใช้ได้โดยตรง

      • IP (Instruction Pointer) : เก็บตำแหน่งของคำสั่งถัดไป

      • IR (Instrcution Register) : เก็บคำสั่งปัจจุบัน

      • etc.


  • 4
    คู่รีจิสเตอร์ 16 บิต และ 8 บิต

    • AX (Accumulator Register)

    • BX (Base Register)

    • CX (Counter Register)

    • DX (Data Register)

    AX

    AH

    AL

    BX

    BH

    BL

    CX

    CH

    CL

    DX

    DH

    DL


    4
    โหมดการอ้างแอดเดรส และ 8 บิต

    • โหมดการอ้างแอดเดรส (Addressing Mode) คือรูปแบบที่ CPU อ้างถึงข้อมูล แบ่งเป็น 3 กลุ่ม

      • อ้างถึงข้อมูลใน รีจิสเตอร์

      • อ้างถึงข้อมูลจากที่ระบุในคำสั่ง

      • อ้างถึงข้อมูลในหน่วยความจำ


    4
    การขัดจังหวะ และ 8 บิต

    • การสั่งให้หน่วยประมวลผลหยุดทำงานปัจจุบันชั่วคราว แล้วกระโดดไปตอบสนองการขัดจังหวะนั้น เมื่อตอบสนองเสร็จแล้ว CPU จะกลับมาประมวลผลงานเดิมที่ค้างไว้

      • ตัวอย่าง เช่น อุปกรณ์บางชิ้นได้รับข้อมูล ข้อมูลเขียนลงในฮาร์ดดิสก์เรียบร้อย หรือ มีการกดปุ่มบนแป้นพิมพ์ เป็นต้น

  • การขัดจังหวะสามารถสร้างได้จาก

    • ฮาร์ดแวร์ : ฮาร์ดแวร์อินเตอร์รัพท์

      • ใช้ในการแจ้งการเปลี่ยนสถานะของอุปกรณ์รอบข้างต่างๆ และต้องการการจัดการจาก CPU

    • ซอฟต์แวร์ : ซอฟต์แวร์อินเตอร์รัพท์

      • ใช้ในการเรียกใช้บริการของระบบ (system library)


  • 4
    สถาปัตยกรรมของ และ 8 บิตระบบคอมพิวเตอร์สมัยใหม่

    • เทคโนโลยีของหน่วยประมวลผลกลาง

      • หน่วยประมวลผลแบบ RISC

      • การประมวลผลแบบ ไปป์ไลน์

      • การประมวลผลแบบซูเปอร์สเกลาร์

    • ระบบบัสสมัยใหม่

      • หน่วยความจำแคช


    ad